| Zpět na obsah stránky | Home Energy Index | O Home Energy |
| Domovská stránka Home Energy | Zpětná čísla časopisu Home Energy |
Časopis Home Energy Online červenec/srpen 1998
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lawrence Berkeley National Lab nyní testovala více než tucet typů lepicích pásek. Existuje několik kvalit – ekonomická, užitková, pro všeobecné použití, pro dodavatele, průmyslová, profesionální, prémiová a dokonce i jaderná. Zrychlené testování však ukázalo, že páska s textilním podkladem a gumovým lepidlem má sama o sobě tendenci odpadávat, jak je uvedeno zde. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tolik těsnění, tolik poruchBalicí páska má tenký, obvykle průhledný polyesterový podklad a akrylové lepidlo. Její pevnost v tahu je obvykle nízká, pokud není vyztužena vlákny. Balicí páska se často používá u továrně montovaných potrubních systémů. Existuje mnoho druhů pásek, které lze nazvat balicí páskou, ale my tímto termínem označujeme pouze ty pásky, které jsou určeny k použití na potrubí. Většina kartonových těsnicích a páskovacích pásek není určena pro použití na potrubí. Foliová páska má fóliový podklad a akrylové nebo pryžové lepidlo. Fóliové pásky se často používají na tuhé potrubní systémy, jako jsou potrubní desky. Butylové pásky mají také fóliový podklad, ale používají silné (15 až 50milimetrové) butylové lepidlo, které umožňuje přizpůsobení nepravidelnějším tvarům. Mastic je lepidlo s lepivou konzistencí, které se nanáší za mokra. Vyplňuje mezery a zasychá do měkké pevné hmoty. Tmel může, ale nemusí obsahovat výztužná vlákna a může být použit s výztužnou síťovou páskou. Aerosolový tmel je lepivý vinylový polymer, který se nanáší na netěsnosti zevnitř. Je pumpován potrubním systémem, kde překryje netěsnosti a zaschne (viz Not Your Daddy’s Duct Sealing Method, Jan/Feb ’98, str. 44). Všechny výrobky, které jsme testovali, byly určeny k použití na potrubí a žádný neměl jmenovitou teplotu nižší než 200 °F.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sestava pro zrychlené stárnutí simuluje reálné podmínky tím, že vzduch proudí při tlaku přibližně 100 Pascalů. Každý vzorek potrubí obsahuje obtížně utěsnitelný spoj: plechové potrubí spojované prsty se stupňovitým přechodem, který je typický pro způsob spojování potrubí s prostupy. Různé těsnicí materiály pro potrubí mají za těchto podmínek velmi rozdílnou životnost. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Tato průhledná páska, kterou autoři označují jako balicí pásku, se ukázala mít větší životnost než kanálová páska. Není však příliš pevná. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kanálová páska může vytvořit dobré těsnění – zpočátku. V náročných podmínkách stárnoucí soupravy však rychle selhává. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mastic se ve stárnoucí soupravě osvědčil velmi dobře, bez znatelného nárůstu netěsnosti v průběhu času. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Většině netěsností potrubí by se dalo zabránit správným utěsněním potrubí. Při kontrolách v terénu se však často zjistí, že těsnění časem selhává. Abychom získali laboratorní údaje o tom, které těsnicí materiály a pásky vydrží a které pravděpodobně selžou, provádíme v Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) průběžné zrychlené zkoušky.
Hlavním závěrem, který můžeme zatím vyvodit, je, že k utěsnění potrubí lze použít cokoli jiného než kanálovou pásku – pokud definujeme kanálovou pásku jako pásku s textilním podkladem a gumovým lepidlem. V náročných (ale reálných) podmínkách kanálové pásky selhávají. Jiné druhy pásky a jiné metody těsnění mají při správné instalaci dobrou životnost (viz Tolik těsnicích materiálů, tolik poruch). Testy také ukázaly, že pásky nemusí být silné, aby měly dobrou životnost, a že žádné z různých hodnocení, včetně hodnocení laboratoří Underwriters‘ Laboratories (UL), se nezabývá životností těsnicích materiálů v reálných podmínkách.
Klíčová je trvanlivostDnes je lepení kanálovou páskou nejběžnější metodou utěsňování kanálů. Terénní pracovníci nemají rádi tmely, protože bývají špinavé. Fóliové pásky se používají na kanálové desky, ale kanálová páska je nejoblíbenější na nejběžnější materiály potrubí – ohebné potrubí a kov. Každý těsnicí materiál má své výhody a nevýhody, ale při přiměřeně pečlivé aplikaci může kterýkoli z nich dobře těsnit – zpočátku.
Životnost je jiný příběh. Dnes se říká, že domy jsou navrženy tak, aby vydržely 30 let. Systémy flexibilních potrubí jsou často dimenzovány na 15letou životnost. Těsnění potrubí by mělo vydržet minimálně stejně dlouho. Ukazuje se však, že fyzikální vlastnosti některých těsnicích materiálů mohou způsobit selhání těsnění během pouhých několika let.
Ačkoli jsou některé těsnicí materiály klasifikovány podle UL, žádné hodnocení UL se nezabývá životností (viz normy pro těsnicí materiály). Pokud by lidé, kteří si vybírají těsnicí materiály pro potrubí, měli k dispozici relativní hodnocení životnosti, mohli by se rozhodovat informovaněji.
Tři zkušební zařízeníVyvinuli jsme tři zkušební postupy – zapékání, cyklování a stárnutí – pro namáhání standardních spojů potrubí a jejich těsnicích materiálů v různých podmínkách prostředí. Zkouška zapékáním využívá pouze jednoduchou troubu. Cyklický přístroj byl před více než třemi lety financován americkou Agenturou pro ochranu životního prostředí za účelem měření životnosti aerosolového kanálového tmelu ve zrychlených podmínkách. Přístroj na stárnutí byl postaven v loňském roce za finanční podpory Kalifornského institutu pro energetickou účinnost. V těchto testovacích zařízeních pravidelně měříme těsnost potrubí. Prohlašujeme, že těsnicí materiál selhal, pokud uniká více než 10 % vzduchu, který spára propouštěla před utěsněním. Tyto testy měří odolnost těsnicího materiálu vůči náročným podmínkám, ale nezabývají se otázkami instalace.
Test pečením je nejjednodušší. Ze standardního 4palcového plechového potrubí vytvoříme stupňovitý přechodový prstový spoj kov-kov a potrubí podepřeme nezávislými mechanickými podpěrami. Jedná se o jeden z nejobtížněji utěsnitelných spojů. Některé normy vyžadují u spojů ohebného potrubí s límcem použití svorky přes pásku, ale neexistuje způsob, jak použít svorku přes pásku nebo těsnicí hmotu u stupňovitého přechodu, jako je spoj potrubí se stěnou. Na spoj naneseme těsnicí hmotu, přičemž se řídíme pokyny výrobce těsnicí hmoty, pokud jsou k dispozici. Poté umístíme část potrubí do pece nastavené na teplotu horkého vzduchu přiváděného do podkroví nebo topného systému v rozmezí 140°F-180°F. Teplotu udržujeme pod 200 °F, protože některé pásky jsou na tuto teplotu dimenzovány. Únik z potrubí se měří před pečením a v různých intervalech během pečení. Při zkouškách těsnosti se také prohlíží těsnicí materiál a zaznamenávají se zjevné poruchy. Úseky se pečou až 4 měsíce.
Při cyklickém testu přidáváme změny teploty a tlaku. Do potrubí vháníme horký a okolní vzduch při tlacích mezi tlakem okolního vzduchu a 200 pascalů (Pa), abychom simulovali cyklování HVAC. Tato zkouška má svá omezení. Cykly trvají dlouho – 20 minut – kvůli nutnosti zahřátí a ochlazení potrubí. A přístroj pro cyklování nemůže vystavit zkušební vzorek nízkým teplotám, které lze očekávat v zimě nebo dokonce v přívodních kanálech klimatizace.
Cyklování byl podroben pouze aerosolový těsnicí prostředek. Několik netěsností utěsněných aerosolem bylo utěsněno před více než dvěma lety a od té doby se každých 20 minut cykluje mezi horkým a okolním vzduchem. Nedošlo k žádné významné změně těsnosti potrubí.
Zkouška stárnutí byla navržena tak, aby překonala omezení cyklického přístroje, a může být užitečným prototypem pro provádění standardizovaných zkoušek životnosti těsnění potrubí. Zkušební zařízení má zdroj horkého vzduchu a zdroj studeného vzduchu (viz obrázek 1). Úseky potrubí v zařízení prochází po dobu pěti minut horký vzduch a poté po dobu pěti minut studený vzduch. Ve stárnoucím zařízení jsme otestovali 19 pásek a těsnicích materiálů.
Široká škála výrobků tvrdí, že jsou vhodné pro utěsnění potrubí, ale ve specifikacích nebo v literatuře o výrobku je často málo odlišuje. Například jeden významný výrobce uvádí 16 různých kanálových pásek, které jsou k dispozici v různých barvách, a 8 fóliových pásek. Některé mají na páskách vytištěné kódy výrobků, některé mají kódy vytištěné na náboji a na některých není uveden žádný kód výrobku. Všechny kanálové pásky jsou hodnoceny podle normy UL 723, Test for Surface Burning Characteristics of Building Materials (Zkouška vlastností povrchového hoření stavebních materiálů), ale pouze některé z pásků s kovovou fólií jsou takto hodnoceny. Některé pásky jsou označeny jako Code Approved by BOCA, ale u jedné pásky s téměř stejnými vlastnostmi jako u pásky Code Approved není uvedeno, že je Code Approved.
Všechny námi testované výrobky se prodávají pro použití na vzduchotechnické potrubí. Několik společností nedávno přišlo na trh s páskami UL 181B-FX (viz definice v normách pro těsnicí materiály), které jsou schváleny UL pro použití na systémech ohebného potrubí, pokud jsou instalovány s kovovými svorkami nad páskou. Obecně zatím nejsou uvedeny v katalozích výrobků. Ačkoli jsme nezkoumali tmely tak důkladně jako pásky, zdá se, že existuje méně druhů tmelů. Jen málo tmelů je v současné době schváleno podle normy UL 181B, ačkoli mnoho z nich je schváleno podle normy UL 181A. Tato situace se může v budoucnu změnit.
Rychlé katastrofické selháníKdyž jsme zahájili experimenty se stárnutím, očekávali jsme, že bude trvat týdny, než se začne projevovat zhoršení vlastností. Překvapilo nás, že některé kanálové pásky selhaly během několika dnů. Většina z nich selhala spíše katastrofálně než postupně. Díky tomu jsme nemuseli při rozhodování o selhání vzorku používat libovolná číselná kritéria. K rychlému selhání došlo pouze u tkaninových kanálových pásek s pryžovými lepidly.
Z 19 vzorků, které jsme nechali zestárnout, a 13 vzorků, které jsme vypálili, jich mnoho selhalo; osm z nich je stále funkčních. Jediné kanály, které se staly netěsnými, byly utěsněny lepicí páskou (viz tabulka 1). Většina z nich vykazovala viditelné známky selhání přibližně do tří dnů od zahájení testu. Testy nám neposkytují žádné informace o době do selhání v reálném světě. Umožňují nám však zjistit, které těsnicí materiály vydrží relativně lépe než jiné.
Při zkoušce pečením vykazovaly degradaci pouze pásky s lepidly na bázi kaučuku. Kanálové pásky mají tendenci být těsnější než ostatní pásky. Některé se blíží selhání i ve zkoušce stárnutí. Všechny ostatní těsnicí pásky propouštějí méně než 2 % neutěsněného průtoku.
Po třech dnech strávených ve zkušebních zařízeních jsme změřili těsnost jejich spojů. U kanálových pásek byla zjištěna netěsnost ve výši 10-20 % netěsněného průtoku. Páska prémiové třídy zcela selhala a vypadla ze zkušebního úseku. Toto úplné selhání bylo způsobeno delaminaci – oddělením látkového podkladu od lepidla. Ostatní pásky, které selhaly, se teprve začaly odlupovat. Domníváme se, že při zvýšených teplotách mění lepidla na bázi pryže v kanálových páskách své vlastnosti a mají tendenci se oddělovat buď od látkového podkladu, nebo od povrchu. Vyzkoušeli jsme druhý vzorek pásky prémiové kvality; vydržel asi sedm dní před úplným selháním. Pásky s kovovým podkladem a akrylovým lepidlem, aerosol a tmel nevykazovaly po dvou týdnech testování žádné viditelné ani měřitelné známky degradace.
Ačkoli naše kritérium selhání bylo 10 %, pokračovali jsme ve sledování většiny vzorků, dokud jejich netěsnost nebyla větší než 50 % nezapečetěného průtoku. U většiny z nich se netěsnost dále rychle zvyšovala a často končila katastrofickým selháním.
Vizuální kontrola zapečených úseků potrubí odhalila, že u většiny vzorků kanálové pásky došlo ke změně vlastností pryžového lepidla a k delaminaci pásky. Některé vzorky se zdály být zapečené tak, že si zachovaly těsnost. Lepidlo se však zapékalo, aniž by na pásku tlačil tlak vzduchu z netěsností; taková stálost je v terénu nepravděpodobná.
Při zkoušce stárnutí jsme občas viděli, že se některé pásky potrubí začaly oddělovat od potrubí a pak se znovu utěsnily, když překrývající se kus pásky selhal tak, že ucpal první netěsnost a zanechal bublinu. Stejný jev jsme pozorovali i v terénu. Toto chování může vysvětlovat, proč některé kanálové pásky vydrží déle; nepozorovali jsme ho u žádného jiného typu těsnění. Považujeme takové selhání a opětovné utěsnění za nepřijatelné, ale vzorky jsme na tomto základě nevyřadili.
Zdá se, že mezi kanálovými páskami je malý rozdíl ve výkonnosti ve srovnání s rozdílem mezi kanálovou páskou a ostatními těsnicími materiály. Různé druhy kanálové pásky mají různou pevnost, ale rozdíly nemají vliv na životnost.
Vyčerpávání teplaAčkoli naše testy nemohou rozlišovat mezi tmely a aerosolovým těsnicím materiálem, údaje ukazují, že kanálová páska není vhodným těsnicím materiálem pro použití v kanálech, které pracují při teplotách výrazně vyšších než teplota okolí. Domníváme se, že je to způsobeno gumovým lepidlem, ale nemůžeme to říci s konečnou platností. Látkový podklad a pryžová lepidla jdou většinou ruku v ruce. U ostatních těsnicích výrobků se neprojevil žádný ze způsobů selhání, které jsme zaznamenali u kanálových pásek.
Existuje několik výrobků, které používají pryžová lepidla s podkladem, který není vyroben z látky. Tyto výrobky hodláme v budoucnu testovat. Přestože současná úroda kanálových pásek v našich testech životnosti neuspěla, není důvod se domnívat, že by lepidlo nemohlo být přeformulováno tak, aby lépe fungovalo při vyšších teplotách, které se vyskytují v podkroví nebo topných systémech.
Zjistili jsme, že průhledná páska bez vyztuženého plastového podkladu – kterou nazýváme balicí páska – se dobře drží. Přinejmenším jedna verze této pásky má klasifikaci UL 181B-FX a je komerčně dostupná. Testovali jsme verzi se stupněm UL po dobu více než jednoho měsíce a verzi bez stupně UL po dobu více než tří měsíců a nedošlo k žádnému významnému úniku.
V současné době jsou k dispozici výrobky z fóliové pásky se stupněm 181B-FX. Ruda, kterou jsme testovali, vydržela po dobu jednoho měsíce ve stárnoucím zařízení v pořádku.
Balicí páska má nízkou pevnost v tahu. Protože účelem kanálového těsnění je pouze snížit netěsnost, pevnost jsme nezkoušeli. Někteří uživatelé v terénu neradi používají slabší pásky, možná proto, že rádi zavěšují potrubí s páskou, ale potrubní systémy nemají být mechanicky podepřeny těsnicími materiály.
Instalační záležitostiNaše testování se zaměřilo na vlastnosti samotných těsnicích materiálů. Ujistili jsme se, že jsme získali dobré počáteční těsnění pro náš testovací úsek tím, že jsme postupovali podle osvědčených postupů a pokynů výrobce. Zkušební úsek byl například čistý a suchý. Těsnicí hmotu jsme nanášeli s pečlivostí a před zahájením jakéhokoli testu jsme zkontrolovali, zda je dobře utěsněna.
Při běžné aplikaci není taková péče praktická. Přístup ke kanálům může být omezený a kanály mohou být znečištěné. Tyto problémy ztěžují instalaci pásek. Některé úlohy s páskou tak mohou vykazovat špatné výsledky, protože byly špatně nainstalovány, nikoliv kvůli nějaké vnitřní chybě pásky. Zkušenosti z terénu ukazují, že tmely a aerosolové těsnicí hmoty často těsní lépe než pásky na znečištěných nebo nepřístupných místech.
Nejvhodnější volba těsnicí hmoty pro potrubí se bude lišit podle klimatu, typu konstrukce a místních zkušeností. Naše doporučení? Zvažte problémy s instalací, ale použijte cokoli jiného než kanálovou pásku.
Podrobnější popis samotného testovacího zařízení i testovacího protokolu naleznete ve zprávě projektu Leakage Diagnostics, Sealant Longevity, Sizing and Technology Transfer in Residential Thermal Distribution Systems, Lawrence Berkeley National Laboratory Report No. 41118. Tel:(510)486-4022; webové stránky: www.lbl.gov.
FIgure 1. Schéma není v měřítku. Tmavě šedé plochy jsou vyplněny horkým vzduchem, světle šedé plochy jsou vyplněny studeným vzduchem.
Normy pro těsnicí pásky
Většina pásek, které jsou označeny 181B-FX, jsou kanálové pásky. Další výrobky s označením 181B právě přicházejí na trh
Zdá se, že normy UL 181A a 181B odvádějí dobrou práci při testování bezpečnosti, pevnosti v tahu a počáteční přilnavosti. Nemusí však odvádět dobrou práci při hodnocení toho, jak dobře těsnicí materiály utěsňují typické netěsnosti potrubí nebo jak dobře zůstávají utěsněné za běžných podmínek.
Zjistili jsme, že neexistuje žádná korelace mezi životností těsnicích materiálů a uvedením v seznamu UL. Mezi kanálovými páskami měly lepší výkon ty, které byly klasifikovány jako UL 181B. Většina vzorků kanálových pásek selhala během týdne při zkoušce stárnutí, ale dva vzorky s označením UL a jeden, který nebyl označen UL, vydržely více než měsíc. Nicméně i kanálové pásky s hodnocením UL si vedly mnohem hůře než jakýkoli jiný těsnicí materiál.
Tento nedostatek korelace by neměl být překvapivý. Mnoho složek testování UL se zabývá otázkami pevnosti a požární bezpečnosti a ani jedna z nich v našem testování nefiguruje. Ve skutečnosti mohou mít některé těsnicí materiály s dobrou životností, jako je například butylová páska, potíže se splněním normy UL 181B. Mnoho pásek, včetně všech námi testovaných kanálových pásek, je z hlediska požární bezpečnosti zařazeno do seznamu UL 723.
Nereálný testAčkoli společnost UL testuje především bezpečnost, dalo by se předpokládat, že testy také určí, které pásky splňují svůj primární úkol utěsnění netěsností. Testy UL jsou však omezeny některými nereálnými podmínkami:
- Při zkoušce 181B mají kanálové pásky na spoji svorku.
- Při zkoušce přilnavosti ve smyku je páska 60 dní bez zatížení při teplotě 66 °C (150 °F) a poté se zkouší 24 hodin při 23 °C (73 °F). I poté se může páska odlepit od potrubí o 1/8 palce. Při této rychlosti se může páska odlepit již za dva dny a přesto vyhoví.
- Zkouška vysokou teplotou připravuje pásku po dobu 60 dnů při 100 °C (212 °F), ale páska se hodnotí pouze vizuální kontrolou bez zkoušení přilnavosti.
- Zkouška tmelu mrazem a rozmrazováním se provádí s tmelem ještě v obalu, pokud není na obalu uvedeno, že se má zabránit zmrznutí.
- Povrchy, na které se páska nebo tmel nanáší, jsou všechny čisté (naše souprava má toto omezení společné).
- Při zkouškách přilnavosti v 181B nedochází k žádnému cyklování teploty nebo tlaku. U modelu 181A dochází k cyklickému střídání tlaku při pevně stanovených teplotách 165°F (74 °C), 90°F (32 °C) a 0°F (-18 °C), ale nedochází k cyklickému střídání teplot.
Kdo používá svorky? Jedním z největších rozdílů mezi zkouškou UL a naší zkouškou dlouhověkosti je, že pro zkoušku textilní lepicí pásky vyžaduje UL svorku na spoji. Aby se podpořilo používání svorek v praxi, vyžaduje společnost UL, aby byl potrubní systém schválen podle UL, musí mít na spoji svorky a výrobci ohebného potrubí uvedeného na seznamu UL musí zahrnout potřebu svorek do svých návodů. Pozorovali jsme, že lepené spoje obložení flexi potrubí mohou být někdy drženy na místě pomocí pásků, ale nikdy jsme neviděli svorky na spoji typu potrubí-plenum, který jsme testovali. Kromě toho jsme při nákupu textilních pásek neobdrželi žádné pokyny ani návod, jak takové upnutí provést. Naše spoje tedy byly testovány za jiných podmínek než při zkouškách UL, ale naše podmínky lépe reprezentují skutečnou konstrukci.
Svorkování by nepochybně zlepšilo vlastnosti pásků UL 181B-FX. Rovněž by zlepšilo výkonnost pásků bez hodnocení. Jiné těsnicí materiály však mohou mít přijatelný výkon i bez upínání a vzhledem k obtížnosti a časové náročnosti upínání je nepravděpodobné, že by se rozšířilo.
UL je stále užitečnéZ hlediska životnosti těsnicích materiálů bychom páskám s označením UL nedávali přednost, ale kvůli jiným problémům mohou být pásky s označením UL žádoucí. A místní stavební předpisy, pokud odkazují na Southern Building Code nebo Standard Mechanical Code, je vyžadují.
Max Sherman a Iain Walker jsou vědeckými pracovníky ve skupině Energy Performance of Buildings Group v Lawrence Berkeley National Laboratory v Berkeley v Kalifornii.
| Zpět na obsah stránky | Home Energy Index | O Home Energy |
| Home Energy Home Page | Zpětná vydání časopisu Home Energy |